申婧翔,苏 静
(长治学院 化学系,山西 长治 046011)
近年来水资源被污染导致生活饮用水水质恶化的事件时有发生,其中不乏由于酚类有机物引起的。苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,其渗透率强,可深入内部组织,抑制中枢神经或损害肝、肾功能[1]。当人体摄入一定量时可出现急性中毒症状,长期饮用被酚污染的水可引起各种神经系统症状[2],酚类物质还可与其它有害物质产生协同作用,促进致癌化。水中酚含量较高时不仅会对水体和大气造成污染、导致水中生物体中毒死亡,也会对人体健康带来严重威胁,世界卫生组织规定饮用水中挥发酚最高浓度为0.02 mg/L,理想值为0.01 mg/L[3]。
因此测定环境水样中的酚含量具有重要意义。目前,对于苯酚测定方法有很多种,主要测定方法有色谱法、电化学法和紫外分光光度法,荧光光度法等[4-7]。筛选建立简单、快速、有效的苯酚测定方法非常必要。近年来通过紫外差值光谱法测定自来水中苯酚含量的研究报道较少。由于该方法操作快速、简捷,灵敏性好,而且可有效消除紫外-可见分光光度法中有机杂质的干扰,文章采用紫外差值光谱法来测定自来水中苯酚的含量。
U-2910型紫外分光光度计,日立;PHS-3BW型pH计,上海般特仪器有限公司;FA2004N电子天平,上海箐海仪器有限公司。
苯酚(AR),北京化工厂;NaOH(AR),天津市凯通化学试剂有限公司;NaCl(AR),天津市凯通化学试剂有限公司。
3.1.1 定量分析波长的选择
用移液管吸取浓度为250 mg/L苯酚中间液5.00 mL于2个50 mL的容量瓶中,分别用0.01 mol/L的NaOH溶液和无酚水定容。以蒸馏水作参比液,通过日立U-2910型紫外分光光度计扫描在波长200~400 nm范围内苯酚水、碱性溶液及其差值光谱的吸收曲线。得吸收光谱如图1所示。a和b两条吸收曲线表明,在0.01 mol/L的NaOH溶液中,由于共轭程度的增加,使吸收峰分别由210 nm和268 nm红移至234 nm和286 nm,同时吸光度增强。c曲线在该苯酚差值光谱图上最大吸收波长为286 nm,选其做为定量分析的波长。
a:在水溶液中苯酚的吸收光谱b:在0.01 mol/L NaOH溶液中苯酚的吸收光谱c:苯酚的差值光谱
3.1.2 pH的选择
用移液管吸取5.00 mL浓度为100 mg/L的苯酚中间液于7个50 mL容量瓶中,并用pH分别为8.00、9.00、10.00、11.00、12.00、13.00、14.00 的 NaOH溶液定容。以苯酚水液作为参比,在波长为286 nm处测定不同pH条件下溶液的吸光度差值,结果如图2所示。由图2可知:当pH为12时,△A达到最大值,实验选择pH为12.00作为最佳pH测定值。
图2 吸光度差值随pH变化曲线
3.1.3 透光率的测定
以蒸馏水为参比液,浓度分别为0.010 mol/L、0.025 mol/L、0.050 mol/L、0.100 mol/L、0.250 mol/L的NaOH溶液和NaCl溶液为样品液,测定其在波长为286 nm处的透光率,结果如表3。由表3可知,随着NaOH溶液浓度的增大,其透光率的下降速率较同浓度的NaCl溶液快,为了减小实验中NaOH液对光吸收引起的误差,本实验选用NaOH液浓度为0.010 mol/L。
表1 不同浓度的碱、盐对286 nm光的透光率(%)
3.1.4 稳定性的测定
用移液管吸取5.00 mL浓度为100 mg/L苯酚中间液于2个50 mL容量瓶中,分别用蒸馏水和0.01 mol/L NaOH溶液稀释至刻度。以苯酚水液作为参比,苯酚碱液为样品,在286 nm处,每隔5 min测一次吸光度差值,并从5 min开始,每隔10 min选取一个数据做表,结果如表4所示。由表4可知:在1 h内吸光度差值基本不变,该溶液稳定性好。
表2 不同放置时间下的吸光度差值
3.1.5 最佳温度的确定
用移液管吸取5.00 mL 100 mg/L的苯酚中间液于2个50 mL容量瓶中,分别用蒸馏水和0.01 mol/L NaOH溶液稀释至刻度。以苯酚水液作为参比,苯酚碱液为样品,在286 nm处,测定其在10℃、15℃、20℃、25℃、30℃的吸光度差值。所得结果如图3所示。由图3可知:吸光度在温度为20~30℃时吸光度较大,且在25℃时即室温,吸光度差值达到最大值,为实验的最佳温度。
图3 吸光度差值随温度变化关系曲线
准确吸取100 mg/L的苯酚中间液5.00 mL,7.50 mL,10.00 mL,12.50 mL,15.00 mL,17.50 mL,分别用蒸馏水和0.01 mol/L NaOH溶液定溶至50 mL。以苯酚水作为参比,同浓度的苯酚碱液为样品,在286 nm处测定其吸光度差值,并绘制标准曲线方程,结果如图4所示。标准曲线方程为为ΔA=0.0172c+0.01962,R2=0.999,线性关系良好,可按标准曲线法进行定量分析。
图4 标准曲线图
本实验所用自来水来自于长治学院的实验室。为除去水样中氧化物、硫化物、油类等物质对测量的干扰,对水样进行蒸馏,取馏出液待用。用移液管准确吸取馏出液10.00 mL于3个50 mL容量瓶中,分别用蒸馏水和0.01 mol/L NaOH溶液定容至50 mL。按照以上实验方法,测定样品的吸光度差值,实验结果如表6。由表6可知:自来水待测液的苯酚含量为0.0378 μg/mL。
表3 自来水中苯酚的含量测定结果
3.4.1 精密度测定
用移液管准确吸取5.00 mL 100 mg/L苯酚中间溶液于2个50 mL容量瓶中,分别用蒸馏水和0.01 mol/L NaOH溶液定容。以苯酚水液作为参比,同浓度的苯酚碱液为样品,在286 nm处,重复测量10次其吸光度差值。结果如表7所示,由表可知其精密度良好。
表4 苯酚溶液吸光度数据记录
3.4.2 回收率测定
在4个50 mL容量瓶中各自加入自来水待测液 10.00 mL,并标序为 1、2、3、4,按表 8 加入 50 mg/L 苯酚标液 0.50 mL,1.00 mL,1.50 mL,2.0 mL,按上述实验方法测定吸光度差值。测定结果如表8所示。由表8可知:平均回收率为103.9%,RSD为0.017%。
表5 回收率测定结果
结果表明,用紫外差值光谱测定苯酚含量的最佳条件为:吸收波长为286 nm,pH值为12,NaOH溶液浓度为0.01 mol/L,实验温度为室温,在最佳条件下测得标准曲线方程为ΔA=0.0172c+0.01962,R2=0.999。在精密度测定中,精密度良好。回收率测定中,平均回收率为103.9%。求得自来水中苯酚含量为0.0378 μg/mL。该方法不仅快捷和准确而且重现性好,为测定水中微量苯酚含量测定提供了更好的方法。